北京市北运河主河道水质及排水量特征分析

2021-01-16邸琰茗

水资源开发与管理 2020年12期

邸琰茗

(北京市北运河管理处，北京 101100)

水资源是制约区域经济发展的重要因素，区域水资源由于受天气系统、地表系统以及人类活动的制约，使天然状态下的水循环过程发生显著改变，在时间和空间尺度上存在水质和水量的变化[1]。通过研究河道水质的情况，探明水质现状及其时空变化特点是目前城市河道水质研究的热点问题[2]。近年来，北京市委市政府高度重视水环境治理工作，先后印发了《北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案(2013—2015年)》《北京市进一步加快推进污水治理和再生水利用工作三年行动方案(2016年7月—2019年6月)》《北京市进一步聚焦攻坚加快推进水环境治理工作实施方案》，聚焦北京水环境治理，不断改善水环境质量。

本文对北京市北运河2018年21个监测断面所包含的5个指标进行基于统计学的水质特征分析，运用多元统计方法对北运河水质数据进行季节和空间聚类分析，了解水质时空变异性及相似性，并选取3个河道重点断面及4个重点排水口进行水质水量分析，可掌握水质动态变化情况，为河道管理提供科学的数据支持。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

北运河发源于燕山北部军都山南麓，自西北向东南流至通州牛牧屯出市界，先后流经北京市通州区、河北香河、天津武清区，流域总面积6166km2，其中北京境内4293km2，上游沙河闸到北关闸为温榆河，河长47.5km，北关闸到下游杨洼闸出境为北京段北运河，河长40.0km。北运河水系处于暖温带半干旱半湿润季风气候区，地形以平原为主，植被类型主要是暖温带落叶阔叶林，年平均气温为11～12℃，多年平均降雨量为581.7mm，降雨主要集中在6—9月[3]。

1.2 样点及计算

2 水质总特征及重点断面水质变化

2.1 水质总特征

表1 水质指标的统计学特征单位：mg/L

研究区水质季节聚类图和空间聚类图(见图1、图2)显示，季节聚类在(Dlink/Dmax)×10<25(Dlink/Dmax表示个案连锁距离与最大连锁距离之比)处分为两组，7—10月聚为一组，6月、11月聚为一组，基本对应北京的汛期和非汛期时间；空间聚类在(Dlink/Dmax)×10<25处分为两组，方氏渠、北关老拦河闸与小中河上下游聚为一组，其余监测点聚为一组，表明北运河主河道水质具有显著的时空差异。

图1 水质的季节聚类图

图2 水质的空间聚类图

2.2 重点断面水质变化

图3 北运河北关拦河闸水质变化

图4 北运河榆林庄闸水质变化

图5 北运河杨洼闸水质变化

综上，北运河3个重点监测断面呈现汛期降雨水质变差、SS和COD指标波动显著的规律。对照2018年北运河降雨统计，各监测点SS和COD指标升高与汛期强降雨有直接关系。在每年7—8月主汛期，北运河承担城区的泄洪功能，城区大量混有生活污水的雨水越过雨水口的截流坎进入城市河道，顺流而下至北运河，导致水面漂浮大量生活垃圾，SS指标升高；同时，在强降雨期间，北运河上游温榆河泄洪流量约100m3/s，北关闸处北运河泄洪流量约220m3/s，主河道整体水流增大，流速加快，促使各闸站河床底部沉积的淤泥等有机物上翻，COD指标升高，导致水质恶化。

2.3 北运河与出境下游水质对比

图6 北运河与出境下游指标对比

图7 北运河与出境下游TP指标对比

闸出境断面相比水质较差，至河北土门楼水质好转，推测与北运河主河道排水口分布密切相关。

3 北运河排水口水质及排水量

3.1 北运河排水口水质

图8 北运河各行政区入河污染物指标对比

3.2 北运河排水口排水量

北运河排水口类别多，主要分为生活污水、工业废水、污水处理厂退水、混合污水及其他排水口[4]，各行政区日排水量监测结果见图9。由图9可知，主河道日均排水量约50万m3，顺义区日排水量最大，朝阳区最小。

图9 北运河流域各行政区日排水量柱状图

3.3 北运河各行政区重点排水口排水量

各行政区排水量最大的排水口2018年不同月份的日排水量见图10～图13，昌平区讲礼河排水口日排水量最大，排水类型是混合污水，排水来源是讲礼村混合污水及雨水，汛期排水量较大；顺义区花马沟排水口日排水量最大，排水类型是混合污水，排水主要来源是天竺污水处理厂未处理污水和周边乡村生活污水，汛期排水量较大；朝阳区老河湾出水口日排水量最大，排水类型是混合污水，排水来源主要是前苇沟污水处理站退水、前苇沟村饭店小区生活污水和机场辅路雨水；通州区减运沟排水口日排水量最大，排水类型是混合污水，排水来源主要是污水处理厂出水，其日排水量比较稳定。可知一年内不同区域不同月份的日排水量与排水类型、排水来源密切相关。